View of Economic and Hydraulic Criteria for Maintenance of Good Condition of Drainage Ditches

(1)

pISSN 1899-5241

eISSN 1899-5772 1(35) 2015, 137-146

_{dr inż. Natalia Walczak, Katedra Inżynierii Wodnej i Sanitarnej, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, ul. Piątkowska 94A,}

60-649 Poznań, e-mail: nwalczak@up.poznan.pl

Abstrakt. W artykule przeanalizowano wzrost zagrożenia

lokalnymi podtopieniami w wyniku zmniejszenia przepusto-wości rowów. Tematyka ta jest istotna ze względu na możliwe zmniejszenie efektywności upraw rolniczych w wyniku nie-prawidłowego działania rowów śródpolnych. Metodyka ba-zowała na podstawowych równaniach opisujących parametry hydrauliczne przepływu wody w rzece. W celu ograniczenia niepożądanego zjawiska autorzy proponują wykonywanie re-gularnych prac konserwacyjnych, wskazując na ekonomiczne uzasadnienie kosztów związanych z poprawą przepustowości koryt.

Słowa kluczowe: rów, przepływ, konserwacja bieżąca i

grun-towna, ekonomika

WPROWADZENIE

Urządzenia i systemy melioracyjne stanowią ważny element infrastruktury technicznej zarówno na obsza-rach rolniczych (Bykowski i in., 2014), jak i leśnych (Liberacki i Olejniczak, 2013). Oprócz funkcji środo-wiskowej czy produkcyjnej spełniają też istotną funk-cję w ochronie przeciwpowodziowej (Nyc i Pokładek, 2009). W systemach melioracyjnych odwadniających oraz nawadniających podstawowe funkcje pełnią kanały i rowy, a ich stan techniczny warunkuje niezawodność funkcjonowania (Bykowski i in., 2007). W procesie

eksploatacji urządzenia te powinny być poddawane zabiegom konserwacyjnym we właściwym zakresie i odpowiednio często (Bala i in., 1990). Utrzymanie kanałów i rowów melioracyjnych w stanie sprawności technicznej jest jednak zadaniem trudnym oraz kosz-townym, które wymaga rozwiązania wielu problemów.

Zgodnie z art. 70 Prawa wodnego z 2001 roku, me-lioracje wodne polegają na regulacji stosunków wodnych w celu polepszenia zdolności produkcyjnych gleby, ułat-wienia jej uprawy oraz na ochronie użytków rolnych przed powodzią. Urządzenia melioracji wodnych dzielą się na podstawowe i szczegółowe, co wynika z ich funk-cji oraz parametrów.

W przypadku urządzeń melioracji podstawowych tylko w województwie wielkopolskim do celów rol-nictwa wykorzystywanych jest łącznie prawie 7100 km cieków i kanałów melioracyjnych. Są tu wały prze-ciwpowodziowe o łącznej długości 765 km, jest 3241 budowli melioracji podstawowych, 448 przepustów wałowych oraz 913 innych budowli służących regulacji stosunków wodnych w rolnictwie. W urządzenia me-lioracji szczegółowych w Wielkopolsce aktualnie wy-posażono 835,7 tys. ha gruntów ornych oraz 135,6 tys. ha trwałych użytków zielonych. W przypadku gruntów ornych 91% powierzchni zmeliorowanej to drenowania, na trwałych użytkach zielonych dominują natomiast grawitacyjne systemy nawadniające. System meliora-cji szczegółowych tworzy też ponad 32 tys. km rowów

EKONOMICZNE I HYDRAULICZNE KRYTERIA

UTRZYMANIA DOBREGO STANU ROWÓW

MELIORACYJNYCH

Natalia Walczak



_{, Mateusz Hämmerling, Jerzy Bykowski, Zbigniew Walczak}

Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

(2)

oraz prawie 3000 budowli piętrzących, głównie zasta-wek i przepustów z możliwością piętrzenia wody (By-kowski i in., 2011).

Niestety, stan techniczny wielu urządzeń melioracji podstawowych i szczegółowych nie zapewnia właś-ciwej skuteczności funkcjonowania systemów i uzyski-wania określonych celów ich eksploatacji.

Jak wynika z przeprowadzonych analiz (Bykow-ski i in., 2011), rzeczywiste nakłady przeznaczane na utrzymanie urządzeń melioracji podstawowych w Wielkopolsce w latach 2005-2010 wynosiły od 6,4 do 16,5 mln zł, co stanowiło od 6,3 do 12,2% pokry-cia potrzeb, średnio – 8,9%. Statystycznie nakłady te pozwoliły na objęcie coroczną konserwacją średnio 39% ewidencyjnej długości cieków i kanałów użytko-wanych rolniczo oraz 53% eksploatoużytko-wanych wałów przeciwpowodziowych. Jeszcze gorsza była sytuacja urządzeń melioracji szczegółowych. W latach 1997-2006 Spółka Melioracyjna Nizin Obrzańskich wyko-nywała rocznie koszenie rowów średnio na około 43 kilometrach, co stanowi zaledwie 2,2% ich ewidencyj-nej długości. Odmulanie rowów przeprowadzano nato-miast średniorocznie na odcinku około 135 km (7,0% długości ewidencyjnej). Przy wykazanym zakresie ro-bót statystycznie każdy ewidencyjny kilometr rowów systemu melioracyjnego Nizin Obrzańskich był zatem objęty konserwacją, ale nie częściej niż raz na 10 lat (Bykowski i in., 2011).

Nabiera to szczególnego znaczenia w sytuacji gospodarki wolnorynkowej, gdy udział budżetu państwa w fi -nansowaniu inwestycji melioracyjnych został znacznie ograniczony. Słaba kondycja ekonomiczna rolnictwa i niewielkie środki fi nansowe kierowane na inwestycje melioracyjne powodują brak funduszy na działalność eksploatacyjną. Największy problem dotyczy urządzeń melioracji szczegółowych, fi nansowanych przez właś-cicieli zmeliorowanych gruntów, przeważnie zrzeszo-nych w spółkach wodzrzeszo-nych. Z powodu niedostatku środ-ków fi nansowych ogranicza się zakres realizacji robót konserwacyjnych na ciekach. W efekcie odpływ wody z rowów jest utrudniony, a często w ogóle niemożliwy. Lokalnie pogarsza się funkcjonowanie systemów dre-narskich, lub przestają one działać, co wywołuje nega-tywne skutki gospodarcze i przyrodnicze nadmiernego uwilgotnienia gleb. Jest to szczególnie widoczne wios-ną oraz po obfi tych opadach atmosferycznych. Zanie-dbania w dziedzinie konserwacji cieków i prawidłowe-go utrzymania urządzeń piętrzących, a także systemów

nawodnień ciśnieniowych powodują, że w sytuacjach klęsk nieurodzaju w rolnictwie spowodowanych suszą nie można w pełni wykorzystać urządzeń nawadniają-cych. Wszystko to potwierdza, że sprawność technicz-no-eksploatacyjna systemów nawadniających sukce-sywnie maleje.

Rozwój roślinności stanowi podstawowy czynnik determinujący warunki przepływu w korytach niewiel-kich rzek, rowów i kanałów melioracyjnych (Rutkow-ski i in., 2011). Porost roślinny koryt może wpłynąć na zmianę warunków przepływu w rowie: woda płynie wolniej (Walczak i Walczak, 2011), zmniejsza się po-wierzchnia czynna przekroju poprzecznego oraz zmie-nia się wartość oporów ruchu (Bajkiewicz-Grabowska i in., 1993; Walczak i Przedwojski, 2005). Roślinność tę można podzielić ze względu na miejsce występowania oraz warunki przepływu: rośliny toni wodnej, skarpy podwodnej, brzegu oraz wysokiego brzegu.

METODYKA

Zgodnie z ustawą Prawo wodne z dnia 18 lipca 2001 r. (Dz.U. z 2001 r. Nr 115, poz. 1229 z późn. zm.) ro-wami nazywamy sztuczne koryta prowadzące wodę w sposób ciągły lub okresowy o szerokości dna mniej-szej niż 1,50 m przy ich ujściu. W niniejszym artykule do obliczeń przyjęto rów jednodzielny (szerokość dna 0,5, 1,0, 1,5 m) ze zmiennym nachyleniem skarp (1:1, 1:1,5, 1:2) oraz różnymi napełnieniami, obejmującymi zakres od 0,20 do 1,00 m z przyrostem 0,20 m. Dno i skarpy rowu decydują o jego spadku podłużnym. Do obliczeń przyjęto najmniejszy dopuszczalny spadek podłużny rowu równy 0,2% (Bajkiewicz-Grabowska i Mikulski, 2011). W prezentowanych obliczeniach za-łożono określoną geometrię rowu, na podstawie której przeprowadzono obliczenia hydrauliczne, oraz wpływ zmian porośnięcia roślinnością dna i skarp na jego przepustowość.

Dla wszystkich analizowanych wariantów wyzna-czono koszty utrzymania rowu (konserwacja bieżąca i gruntowna) w dobrym stanie eksploatacyjnym. Za taki stan uznaje się rów czysty, który może przejąć wody powierzchniowe o obliczonych natężeniach przepływu. Obliczenia wykonano dla zaprojektowa-nego rowu w taki sposób, aby przejmował całą obję-tość wody dopływającej w czasie deszczu. Założeniem badań było niedopuszczenie do podtopień terenów rolniczych.

(3)

Podstawowym parametrem uwzględniającym zmia-ny wielkości oraz gęstości roślinności porastającej dno i skarpy jest współczynnik szorstkości. Uwzględniając wiele zmiennych geometrycznych i hydraulicznych, wyznaczono wartości natężenia przepływu.

Przyjęto założenie, że w rowie na odcinku 100 m występuje ruch jednostajny wody oraz że badany rów jest kanałem ziemnym, nieubezpieczonym.

Wartości współczynnika szorstkości (0,018; 0,025; 0,027 m-1/3_{·s) odpowiadają charakterystyce czystego}

kanału ziemnego, a wartości 0,030; 0,035 m-1/3_{·s –}

ka-nałowi ziemnemu krętemu o zmiennym przekroju. Do-datkowo przyjęto wartości dla kanału zaniedbanego, nieoczyszczonego (0,07; 0,08, 0,1 m-1/3_{·s). Tak duża}

zmienność dobranych współczynników szorstkości wynika z różnego stanu technicznego rowów melio-racyjnych, który może wynikać z ograniczonej liczby środków ﬁ nansowych przeznaczonych na roboty kon-serwacyjne (Bykowski i in., 2001, 2011).

Jednostkowe koszty (netto) utrzymania rowu lioracyjnego o określonych parametrach obliczono me-todą szczegółową na podstawie katalogów KNR, cen i stawek Spółki Wodnej Melioracji Nizin Obrzańskich (SWMNO) z maja 2014 roku. Analizowano koszty wy-konania konserwacji bieżącej (wykoszenie porostów gęstych twardych ze skarp i dna wraz z wygrabieniem, odmulanie dna warstwą 0,10 m wraz z rozplantowaniem urobku) oraz gruntownej (wykoszenie porostów gęstych miękkich ze skarp i dna wraz z wygrabieniem, odmula-nie dna warstwą 0,30 m wraz z rozplantowaodmula-niem urob-ku) w technologiach ręcznej i mechanicznej.

WYNIKI

Na potrzeby analizy hydraulicznej przyjęto rów o sze-rokości dna 0,5 m. Obliczenia wykonano dla różnych nachyleń skarp i napełnień wody w rowie. Na rysunku 1 przedstawiono schemat rowu dla omawianego przypad-ku dla nachylenia skarp 1:1.

W tabeli 1 przedstawiono zmiany natężenia przepły-wu dla roprzepły-wu o szerokości 0,5 m w zależności od zmian nachylenia skarp, głębokości napełnienia wody w ro-wie i współczynnika szorstkości. Na podstaro-wie anali-zy otranali-zymanych wyników można stwierdzić, że kana-ły ziemne porośnięte trawą (współczynnik szorstkości 0,03 m-1/3_{·s) zmniejszają swoją zdolność przepuszczania}

wody około 40% w stosunku do kanałów czystych bez-pośrednio po wykonaniu, natomiast rowy zaniedbane nieczyszczone z traw i krzewów o 79%.

Na rysunku 2 przedstawiono zmiany natężenia prze-pływu wody w rowie o szerokości w dnie 0,5 m i na-chyleniu skarp 1:1 w zależności od napełnienia oraz dla różnych współczynników szorstkości. Analizując ry-sunek 2, zauważyć można wyraźny podział krzywych, który uwzględnia stan techniczny cieku. Przy napełnie-niu 0,6 m przez rów zaniedbany przepłynie około 20% maksymalnego natężenia, charakteryzującego rów czy-sty po wykonaniu. Natomiast przy napełnieniu 1 m na-tężenie przepływu dla rowu czystego jest ponad 1,5 m3_/s

większa niż dla kanału zaniedbanego.

Dodatkowo wykonano obliczenia kosztów kon-serwacji bieżącej i gruntownej z podziałem na ręczną i mechaniczną. Koszty dotyczą rowu o maksymalnym

Rys. 1. Schemat rowu śródpolnego i przykładowy rów Fig. 1. Schematic ﬁ eld ditch and exemplary ditch

(4)

Tabela 1. Zestawienie zmian natężenia przepływu w zależności od zmian parametrów geometrycznych rowu (dla szerokości

w dnie 0,5 m)

Table 1. Statement of changes in ﬂ ow discharge depending on changes in the geometric parameters of the ditch (for the width

of the bottom 0.5 m)

Nachylenie skarp Bank slope

Głębokość wody w rowie Water depth in the ditch

(m)

Współczynnik szorstkości – Roughness coefﬁ cient (m-1/3_·s)

0,018 0,025 0,027 0,03 0,035 0,07 0,08 0,100

Natężenie przepływu – Intensity of discharge (m3_/s)

1:1 0,2 0,09 0,06 0,06 0,05 0,05 0,02 0,02 0,02 0,4 0,33 0,24 0,22 0,20 0,17 0,08 0,07 0,06 0,6 0,74 0,53 0,49 0,44 0,38 0,19 0,17 0,13 0,8 1,35 0,97 0,90 0,81 0,69 0,35 0,30 0,24 1,0 2,19 1,58 1,46 1,31 1,13 0,56 0,49 0,39 1:1,5 0,2 0,10 0,07 0,07 0,06 0,05 0,03 0,02 0,02 0,4 0,41 0,29 0,27 0,24 0,21 0,10 0,09 0,07 0,6 0,97 0,70 0,64 0,58 0,50 0,25 0,22 0,17 0,8 1,84 1,32 1,23 1,10 0,95 0,47 0,41 0,33 1,0 3,08 2,22 2,05 1,85 1,58 0,79 0,69 0,55 1:2 0,2 0,11 0,08 0,08 0,07 0,06 0,03 0,03 0,02 0,4 0,48 0,35 0,32 0,29 0,25 0,12 0,11 0,09 0,6 1,19 0,85 0,79 0,71 0,61 0,31 0,27 0,21 0,8 2,31 1,66 1,54 1,39 1,19 0,59 0,52 0,42 1,0 3,93 2,83 2,62 2,36 2,02 1,01 0,88 0,71

Tabela 2. Jednostkowe koszty (zł/km) konserwacji bieżącej i gruntownej rowu melioracyjnego o zadanych parametrach Table 2. Unit costs (PLN/km) of current maintenance and thorough conservation of drainage ditch about set parametres

Parametry rowu Parameters of ditch Koszt jednostkowy Unit cost szerokość dna width of bottom (m) głębokość depth (m) nachylenie skarp banks slope (1 : n) konserwacja bieżąca current maintenance konserwacja gruntowna thorough conservation ręcznie manually mechanicznie mechanical ręcznie manually mechanicznie mechanical 0,5 1,0 1:1 2 198 3 288 5 833 5 267 1:1,5 2 395 3 485 6 029 5 463 1:2 2 611 3 701 6 246 5 680

(5)

napełnieniu 1,0 m przy założonych nachyleniach. Przy każdej analizowanej konserwacji koszty rosną w mia-rę zwiększania się parametrów geometrycznych rowu (tab. 2). Najdroższa okazała się konserwacja gruntowna ręczna (6246 zł/km), najtańsza – prawie o 30% – ręcz-na konserwacja bieżąca. Duża różnica kosztów wyni-ka z grubości warstwy odmulanej, która w konserwa-cji bieżącej (ręcznej i mechanicznej) równa jest 10 cm, a przy gruntownej w obydwu przypadkach sięga 30 cm.

Kolejna analiza hydrauliczna dotyczyła rowu o sze-rokości 1,0 m w dnie. Obliczenia wykonano dla różnych nachyleń skarp i napełnień wody w rowie. Na rysunku 3 przedstawiono schemat rowu o nachyleniu skarp 1:1. Założono występowanie niewielkiej roślinności poras-tającej skarpy i dno rowu, której odpowiada współczyn-nik szorstkości 0,027 m-1/3_·s.

Tabela 3 zawiera zestawienia wartości natęże-nia przepływu wyznaczone empirycznie z równanatęże-nia 2 przy założonej szerokości w dnie 1,0 m oraz przy różnych nachyleniach skarp. Największe natężenie przepływu (4,9 m3_{/s) występuje dla kanału czystego}

po wykonaniu przy nachyleniu skarp rowu 1:2, a naj-mniejsze (0,03 m3_{/s) dla kanału zaniedbanego o}

na-chyleniu skarp 45°.

Na rysunku 4 widać wyraźne grupy krzywych, któ-re uwzględniają różny stan techniczny rowu (wielkość porostu roślinności). Najniżej usytuowane są trzy linie opisujące rów zaniedbany, który może przepuścić wodę o natężeniu przepływu od 0,58-0,83 m3_{/s przy 1 m}

na-pełnienia. Druga grupa krzywych dotyczy rowu

pro-stego lub krętego z niewielką roślinnością, przez który może przepłynąć woda o natężeniu przepływu 1,66--2,32 m3_{/s. Przy tym samym napełnieniu największą}

przepustowość zaobserwowano dla rowu czystego po wykonaniu (3,22 m3_{/s). Dla rowu średnio zarośniętego}

(współczynnik szorstkości 0,035 m-1/3_{·s) przepustowość}

zmniejszyła się o połowę w porównaniu z rowem czy-stym. Wskaźnik przepustowości od 70% do 60% doty-czy rowów prostych z niewielką roślinnością.

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1DWĊĪHQLHSU]HSá\ZX±)ORZGLVFKDUJH 1DSHáQLHQLHP±'HSWKP 0,018 0,025 0,027 0,03 0,035 0,07 0,08 0,1 P3_V

Rys. 2. Zmiany natężenia przepływu w zależności od

napeł-nienia wody w rowie i zmian współczynnika szorstkości (n) dna i skarp (nachylenie skarp 1:1, b = 0,5 m)

Fig. 2. Changes in ﬂ ow discharge depending on the water

depth in the ditch and changes in roughness coefﬁ cient (n) of the bottom and slopes (bank slope 1:1 b = 0.5 m)

Rys. 3. Schemat rowu śródpolnego Fig. 3. Schematic ﬁ eld ditch

(6)

w dnie 1,0 m)

(m)

0,018 0,025 0,027 0,03 0,035 0,07 0,08 0,100

1:1 0,2 0,17 0,12 0,11 0,10 0,09 0,04 0,04 0,03 0,4 0,57 0,41 0,38 0,34 0,29 0,15 0,12 0,10 0,6 1,20 0,86 0,80 0,72 0,62 0,31 0,27 0,22 0,8 2,08 1,49 1,38 1,24 1,07 0,53 0,47 0,37 1,0 3,22 2,32 2,15 1,93 1,66 0,83 0,73 0,58 1:1,5 0,2 0,18 0,13 0,12 0,11 0,09 0,05 0,04 0,03 0,4 0,65 0,47 0,43 0,39 0,33 0,17 0,15 0,11 0,6 1,43 1,03 0,96 0,86 0,74 0,37 0,32 0,26 0,8 2,60 1,86 1,72 1,55 1,33 0,66 0,58 0,46 1,0 4,13 2,96 2,76 2,43 2,13 1,06 0,93 0,74 1:2 0,2 0,19 0,14 0,13 0,12 0,10 0,05 0,04 0,04 0,4 0,73 0,52 0,48 0,44 0,37 0,18 0,16 0,13 0,6 1,66 1,19 1,10 0,99 0,85 0,43 0,37 0,29 0,8 3,05 2,19 2,04 1,83 1,57 0,79 0,69 0,055 1,0 4,9 3,59 3,33 2,99 2,57 1,28 1,12 0,90

Tabela 4. Jednostkowe koszty (zł/km) konserwacji bieżącej i gruntownej rowu melioracyjnego o zadanych parametrach Table 4. Unit costs (PLN/km) maintenance of current and thorough drainage ditch on the selected parameters

(7)

Koszty konserwacji bieżącej i gruntownej rowu melioracyjnego o szerokości dna 1,0 m i maksymalnej głębokości napełnienia 1,0 m wynoszą od 3618 zł/km do 10 140 zł/km (tab. 4). Ze względów ekonomicznych

bardziej opłacalne jest wykonywanie bieżących konser-wacji ręcznych (oszczędność około 600 zł). W przypad-ku konserwacji gruntownych bardziej opłacalne jest wy-korzystanie sprzętu mechanicznego, ponieważ różnica w kosztach sięga nawet ok. 3 tys. zł.

Dalsze obliczenia hydrauliczne obejmowały cha-rakterystykę rowu o szerokości 1,5 m w dnie (rys. 5), nachyleniu skarp 1:1 i współczynniku szorstkości 0,1 m-1/3_{·s, który dotyczył kanału zaniedbanego z gęstą}

wikliną na brzegach (trawa i krzewy oraz wysokim po-ziomie wody).

W tabeli 5 zestawiono zmiany natężenia przepły-wu w zależności od zmian parametrów geometrycz-nych i charakterystyki technicznej rowu. Obliczenia potwierdzają słuszność założenia, że rów czysty przy najkorzystniejszym układzie geometrycznym (nachyle-nie skarp 1:2 i napeł(nachyle-nieniu 1 m) przepuszcza najwię-cej wody (6,09 m3_{/s). Analizując różne współczynniki}

szorstkości, można stwierdzić, że w rowie o podanej charakterystyce geometrycznej zawsze przepłynie wię-cej niż 1,0 m3_{/s wody.}

Analizując rysunek 6, zauważono, że przy najmniej-szym napełnieniu 0,2 m natężenie przepływu przy wszystkich współczynnikach szorstkości ma podob-ną wartość. Wraz ze wzrostem napełnienia zwiększają się rozbieżności między wartościami natężeń przepły-wu. Rozbieżności te przyjmują największą wartość dla

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1DWĊĪHQLHSU]HSá\ZX±)ORZGLVFKDUJH 1DSHáQLHQLHP±'HSWKP 0,018 0,025 0,027 0,03 0,035 0,07 0,08 0,1 P3_V

napeł-nienia wody w rowie i zmian współczynnika szorstkości (n) dna i skarp (nachylenie skarp 1:1, b = 1,0)

depth in the ditch and changes in roughness coefﬁ cient (n) of the bottom and slopes (bank slope 1:1, b = 1.0 m)

Rys. 5. Schemat rowu śródpolnego i przykładowy rów Fig. 5. Schematic ﬁ eld ditch and exemplary ditch

(8)

w dnie 1,5 m)

(m)

0,018 0,025 0,027 0,03 0,035 0,07 0,08 0,100

1:1 0,2 0,25 0,18 0,17 0,15 0,13 0,07 0,06 0,05 0,4 0,83 0,59 0,55 0,50 0,42 0,21 0,19 0,15 0,6 1,68 1,21 1,12 1,01 0,87 0,43 0,38 0,30 0,8 2,84 2,04 1,89 1,70 1,46 0,73 0,64 0,51 1,0 4,31 3,10 2,87 2,58 2,22 1,11 0,97 0,78 1:1,5 0,2 0,27 0,19 0,18 0,16 0,14 0,07 0,06 0,05 0,4 0,90 0,65 0,60 0,54 0,47 0,23 0,20 0,16 0,6 1,92 1,38 1,28 1,15 0,99 0,49 0,43 0,35 0,8 3,35 2,41 2,23 2,01 1,72 0,86 0,75 0,60 1,0 5,23 3,76 3,49 3,14 2,69 1,34 1,18 0,94 1:2 0,2 0,28 0,20 0,18 0,17 0,14 0,07 0,06 0,05 0,4 0,98 0,70 0,65 0,59 0,50 0,25 0,22 0,18 0,6 2,14 1,54 1,43 1,28 1,10 0,55 0,48 0,38 0,8 3,82 2,75 2,55 2,29 1,97 0,98 0,86 0,69 1,0 6,09 4,38 4,06 3,65 3,13 1,57 1,37 1,10

Tabela 6. Jednostkowe koszty (zł/km) konserwacji bieżącej i gruntownej rowu melioracyjnego o zadanych parametrach Table 6. Unit costs (PLN/km) of current maintenance and thorough drainage ditch with selected parameters

(9)

maksymalnego założonego napełnienia równego 1,0 m, gdzie różnica natężenia przepływu między kanałem za-niedbanym a czystym po wykonaniu wynosi 3,53 m3_/s.

Podobnie jak w poprzednich przypadkach zauważyć można redukcję natężenia przepływu o ponad 80% wraz ze wzrostem współczynnika szorstkości (n) dla maksy-malnego napełnienia.

Ostatnią analizę ekonomiczną (tab. 6) wykonano dla rowu o największej szerokości w dnie (1,5 m). Wraz ze zmianami geometrycznymi kształtu rowu melioracyjne-go dysproporcje cenowe w konserwacji bieżącej mię-dzy systemami ręcznym i mechanicznym zmniejszają się. Odwrotną tendencję można zauważyć w przypadku konserwacji gruntownej, w której różnica między kon-serwacją ręczną a mechaniczną osiąga wartość około 5000 zł.

PODSUMOWANIE I WNIOSKI

Urządzenia i systemy melioracyjne stanowią ważny element infrastruktury technicznej państwa. Obok funk-cji środowiskowej czy produkcyjnej w rolnictwie peł-nią istotną rolę w ochronie przeciwpowodziowej (Nyc i Pokładek, 2009; Marcilonek i in., 1995). Rola i zna-czenie urządzeń melioracyjnych będą z pewnością się

zwiększać w najbliższych latach, w związku z nasila-niem się anomalii pogodowych i zwiększenasila-niem często-tliwości występowania zjawisk ekstremalnych, takich jak gwałtowne opady deszczu lub długotrwałe susze (Przybyła i in., 2011). Poprawę stosunków powietrzno--wodnych gleb użytków rolnych mogą zapewnić tylko właściwie zaprojektowane, wykonane oraz eksploato-wane urządzenia i systemy melioracyjne (Szafrański i in., 1998).

1. Na podstawie analizy otrzymanych wyników można stwierdzić, że kanały ziemne porośnięte trawą (współczynnik szorstkości 0,03 m-1/3_{·s) zmniejszają}

swoją zdolność przepuszczania wody około 40% w sto-sunku do kanałów czystych, natomiast rowy zaniedbane, na których stwierdzić można wieloletnie zaniedbania w konserwacji bieżącej (usuwanie porostów i krzewów) – około 80%. Może to stanowić zagrożenie podtopienia-mi gruntów do nich przyległych.

2. Redukcję przepływu o 80% stwierdzono dla wszystkich wariantów nachylenia skarp w przedziale od 1:1 do 1:2, niezależnie od szerokości dna koryta.

3. Przy niewielkim zakresie robót (małe rowy me-lioracyjne) koszty konserwacji bieżącej w technologii ręcznej mogą być mniejsze od mechanicznej. Odwrotną zależnością charakteryzuje się konserwacja gruntowna mechaniczna.

4. Jednostkowe koszty konserwacji są istotnie mniej-sze od kosztu jednostkowego wykonania nowego rowu, który według cen i stawek z 2014 roku (przy głębokości – 1,00, szerokości w dnie – 0,50 m) wyniósł 88,50 zł/m.

LITERATURA

Bajkiewicz-Grabowska, E., Magnuszewska, A., Mikulski, Z. (1993). Przewodnik do ćwiczeń z hydrologii ogólnej. Warszawa: Wyd. Nauk. PWN.

Bajkiewicz-Grabowska, E., Mikulski, Z. (2011). Hydrologia ogólna. Warszawa: Wyd. Nauk. PWN.

Bala, W., Kwapisz, J., Wróbel, F. (1990). Wyznaczanie nor-matywów obsługiwania rowów melioracyjnych na pod-stawie badań eksploatacyjnych. Zesz. Nauk. AR Krak. Ses. Nauk.

Bykowski, J., Szafrański, Cz., Fiedler, M. (2001). Stan tech-niczny i uwarunkowania ekonomiczne eksploatacji syste-mów melioracyjnych. Zesz. Nauk. Wydz. Bud. Inż. Środ. P. Koszal. Inż. Środ., 20, 715-723.

Bykowski, J., Kozaczyk, P., Przybyła, Cz., Sielska, I. (2007). Techniczno-ekonomiczne aspekty eksploatacji systemów

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1DWĊĪHQLHSU]HSá\ZX±)ORZGLVFKDUJH 1DSHáQLHQLHP±'HSWKP 0,018 0,025 0,027 0,03 0,035 0,07 0,08 0,1 P3_V

napeł-nienia wody w rowie i zmian współczynnika szorstkości dna i skarp (nachylenie skarp 1:1, b = 1,5 m)

depth in the ditch and changes in roughness coefﬁ cient (n) of the bottom and slopes (bank slope 1:1, b = 1.5 m)

(10)

melioracyjnych w zlewni Kościańskiego Kanału Obry. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 519, 47-55.

Bykowski, J., Przybyła, Cz., Rutkowski, J. (2011). Stan urządzeń melioracyjnych oraz potrzeby ich konserwacji warunkiem optymalizacji gospodarowania wodą w rol-nictwie na przykładzie Wielkopolski. J. Res. Appl. Agric. Eng. 56 (3), 45-51.

Bykowski, J., Przybyła, C., Napierała, M., Mrozik, K., Pę-ciak, A. (2014). Ocena stanu technicznego infrastruktury wodno-melioracyjnej na polderze Zagórów. Inż. Ekol., 39, 42-50.

Liberacki, D., Olejniczak, M. (2013). Ocena potrzeb renowa-cji i modernizarenowa-cji urządzeń wodno-melioracyjnych zloka-lizowanych na wybranych ciekach w Puszczy Zielonka. Annu. Set Environ. Prot., 15: 930-943.

Nyc, K., Pokładek, R. (2009). Eksploatacja systemów melio-racyjnych podstawą racjonalnej gospodarki wodnej w śro-dowisku przyrodniczo-rolniczym. Wrocław: Wyd. UP we Wrocławiu.

Marcilonek, S., Kostrzewa, S., Nyc, K., Drabiński, A. (1995). Cele i zadania współczesnych melioracji wodnych. W: L.

Tomiałojć (red.), Ekologiczne aspekty melioracji wod-nych (s. 71-84). Kraków: Wyd. IOP PAN.

Przybyła, C., Bykowski, J., Mrozik, K., Napierała, M. (2011). Rola infrastruktury wodno-melioracyjnej w procesie sub-urbanizacji. Rocz. Ochr. Środ. 13, 769-786.

Rutkowski, J., Bykowski, J., Pawłowski, T., Przybyła, C., Ratajczak, P., Woźniak, P. (2011). Potrzeby w zakresie konserwacji rowów i kanałów melioracyjnych podstawą koncepcji nowej maszyny. Nauka Przyr. Technol., 5, 5. Szafrański, C., Bykowski, J., Fiedler, M. (1998). Rola

me-lioracji w zrównoważonym rozwoju obszarów wiejskich. Zesz. Nauk. AR Krak., 335, 59, 47-55.

Walczak, N., Przedwojski, B. (2005). Wyznaczanie wartości współczynnika oporów terenów zalewowych Warty po-wyżej zbiornika Jeziorsko. Rocz. AR Pozn. Ser. Melior. Inż. Środ. CCCLXV, 26, 469-481.

Walczak, N., Walczak, Z. (2011). Ocena wpływu roślinności na rozkład prędkości wody na przykładzie badań tereno-wych w korycie Warty. Gosp. Wod. 11, 449-453.

Żelazo, J., Popek, Z. (2002). Podstawy renaturyzacji rzek. Warszawa: Wyd. SGGW.

http://www.wydawnictwo.pk.edu.pl/downloads

ECONOMIC AND HYDRAULIC CRITERIA FOR MAINTENANCE OF GOOD

CONDITION OF DRAINAGE DITCHES

Summary. The article analysed increased risk of local ﬂ ooding as a result of reducing the ﬂ ow capacity of ditches. The subject

matter is important because of the possibility of reducing the effi ciency of agricultural crops as a result of malfunctioning of midfi eld ditches. The methodology was based on the fundamental equations describing the hydraulic parameters of water fl ow in the river. In order to reduce undesirable phenomenon the authors propose to perform regular maintenance, pointing to the economic justifi cation of the costs incurred related to improving the fl ow capacity of fl ume.

Key words: ditch, ﬂ ow, maintenance of actual and thorough, economics

Zaakceptowano do druku – Accepted for print: 25.02.2015 Do cytowania – For citation

Walczak, N., Hämmerling, M., Bykowski, J., Walczak, Z. (2015). Ekonomiczne i hydrauliczne kryteria utrzymania dobrego stanu rowów melioracyjnych. J. Agribus. Rural Dev., 1(35), 137-146. DOI: 10.17306/JARD.2015.15